海底沉积层内CO_(2)水合物长期储存的地质风险评估

新一代南海可燃冰开采、固碳和地质修复三联技术采用CO_(2)水合物置换开采法,将CO_(2)注入开采完后的天然气水合物储层,并在低温高压条件下以水合物形态进行长期地质封存。此方法既可实现能源开采,又能有效缓解温室效应,但目前对于海底沉积层内CO_(2)水合物长期储存的海底边坡稳定性问题研究较少。基于流固耦合方法和强度折减法,模拟得到海底边坡在不同位置、不同时期的应力、应变、位移变化情况,分析边坡在水合物全分解过程中的稳定性。依据南海可燃冰储藏区域的地形条件和土体参数,设计不同真实环境下的工况,探究各项参数的改变对边坡安全系数的影响。研究结果表明,将CO_(2)水合物分解度控制在安全范围内,即可施行长期海底碳封存。在水合物分解程度到一定程度后,斜坡的塑性应变值开始急剧增加,并逐渐形成了向上连通的塑性贯通区,此刻斜坡开始发生破坏。地形条件对斜坡稳定性的改变大于土体参数,影响程度排序为斜坡坡角>水合物层厚度>水合物层埋深,摩擦角>黏聚力>弹性模量,其中关键因素为坡角和摩擦角。